DE4215286A1

DE4215286A1 - Einrichtung zur Gemischbildung von flüssigen und gasförmigen Medien

Info

Publication number: DE4215286A1
Application number: DE4215286A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Golle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-09
Filing date: 1992-05-09
Publication date: 1993-11-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gemischbildung mehrerer Medien, bei welcher durch konsequente Anwendung physikalischer Gesetzmäßigkeiten eine verbesserte Zerstäubungsgüte, insbesondere auch bei geringem Massendurchsatz, erzielt wird. Zugleich ist die Einrichtung konstruktiv sehr einfach gestaltet. Die Einrichtung ist besonders für die Gemischbildung in fremdgezündeten Verbrennungsmotoren einsetzbar.

Bei den bekannten Gemischbildungssystemen ist meistens das Austrittsrohr für das flüssige Medium im Zentrum des engsten Lufttrichterquerschnittes angeordnet. Der maximale Unterdruck tritt aber nicht im Zentrum, sondern am Umfang auf. Dabei ergibt sich, daß der von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Unterdruck am Querschnittsumfang etwa 50 % größer ist als in der Mitte. Es ist demzufolge richtiger, die Gemischbildung nicht im Mittelpunkt, sondern am Umfang des Lufttrichterquerschnittes einzuleiten.

Diese physikalische Erscheinung wird bei den bekannten Systemen nicht konsequent genutzt. Es sind zwar Systeme bekannt, bei denen ein im engsten Lufttrichterquerschnitt zentrisch gehaltenes Drosselorgan einen veränderlichen Ringspalt steuert und die zuzumischende Komponente auch in diesen Bereich zugeführt wird. Es ist aber dann, wie beispielsweise aus DE-OS 27 22 226 bekannt ist, ein im engsten Lufttrichterquerschnitt eingesetzter, die Zerstäubung bewirkender mikroporöser Körper vorhanden.

Bei anderen Systemen, wie beispielsweise in DE-OS 37 16 039 beschrieben, wird ebenfalls ein veränderlicher Ringspalt durch ein zentrisch liegendes Drosselorgan gebildet. Dort aber wird in herkömmlicher Weise der Kraftstoff aus dem Drosselorgan heraus im Zentrum zugeführt oder eingespritzt.

Es erscheint schon aus Gründen eines zunehmenden Verschmutzungsgrades nicht zweckmäßig, einen porösen oder anders strukturierten Körper in den Gemischbildungsprozeß einzuschalten und es ist ebenso von Nachteil, die zuzumischende Komponente aus dem Drosselorgan heraus zentrisch in den Lufttrichter zu spritzen. Dann nämlich liegt gerade bei geringer Teillast, also wenig geöffnetem Drosselorgan, die Einspritzdüse so tief, daß sie auch nicht mehr in den Bereich des engsten Lufttrichterquerschnittes spritzt und somit die Vorteile einer besseren Zerstäubung am Umfang nicht genutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden. Außer dem eigentlichen Drosselorgan soll für eine gute Vorzerstäubung grundsätzlich auf zusätzliche Einsätze im engsten Lufttrichterquerschnitt verzichtet werden. Die Gemischbildung soll stets im Bereich der Umfangswandung des engsten Lufttrichterquerschnittes erfolgen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Wandung des Lufttrichters Sekundärventuridüsen am Umfang verteilt so angeordnet sind, daß deren Austrittsöffnungen im Bereich des engsten Lufttrichterquerschnittes in den Ringspalt zwischen Drosselorgan und Lufttrichter einmünden. Die Kraftstoffdüsen befinden sich innerhalb der Sekundärventuridüsen, so daß infolge der dort herrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeit eine gute Vorzerstäubung erfolgt.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden die Sekundärventuridüsen über eine nach innen offene Ringnut in den Lufttrichter ein.

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung,

Fig. 2 Teilschnitt mit Darstellung der Ringnut und eines Zylinderspaltes,

Fig. 3 Darstellung des Verlaufs des Unterdruckes P_u1 und P_u2 über dem engsten Lufttrichterquerschnitt in einem als Venturirohr ausgebildeten Lufttrichter.

In der Fig. 1 ist im Lufttrichter 1 das Drosselorgan 2 pilzförmig ausgebildet und zentrisch geführt, wobei beide Teile im engsten Lufttrichterquerschnitt 3 einen verstellbaren Ringspalt bilden. Durch Aufsetzen einer Ringkante 4 am Drosselorgan 2 auf einer Sitzfläche 5 am Lufttrichter 1 kann der Ringspalt verschlossen werden. Zum Betätigen der Einrichtung wird das Drosselorgan 2 durch eine geeignete Zugvorrichtung 18 herausgehoben.

In der Umfangswandung 6 des Lufttrichters 1 sind mehrere, beispielsweise 4, Sekundärventuridüsen 7 angeordnet, deren Austrittsöffnungen 8 im Umfangsbereich des engsten Lufttrichterquerschnittes 3 in den Lufttrichter 1 einmünden. Die Austrittsöffnungen 8 münden dabei oberhalb der Sitzfläche 5 in einen kegligen Teil 9 des engsten Lufttrichterquerschnittes 3, welcher mit einem ebenfalls kegligen Teil 10 des Drosselorganes 2 einen Kegelspalt 11 bildet, wenn das Drosselorgan 2 bei Teillast der Einrichtung sich seiner Schließstellung annähert. Je enger und länger der Kegelspalt 11 ausgebildet ist, um so früher wird die Durchströmung zwischen Lufttrichter 1 und Drosselorgan 2 gedrosselt und dafür der Luftdurchsatz durch die Sekundärventuridüsen 7 verstärkt.

Die Teile 10 und 11 können auch zueinander zylindrisch gestaltet sein.

In die Sekundärventuridüsen 7 münden Kraftstoffdüsen 12 ein, welche in der Umfangswandung 6 liegen und denen über eine bekannte Regeleinrichtung Kraftstoff zugeführt wird. Dies kann beispielsweise über einen Kraftstoffringkanal 13 und ein Mengensteuersystem 14 erfolgen. Die Verdrehung des Regelkolbens 15 mit seiner schrägen Steuerkante 16 kann in der einfachsten Form mechanisch mit der Bewegung des Drosselorganes 2 gekoppelt sein. Für anspruchsvolle Einrichtungen, beispielsweise für Motoren mit Katalysator, ist jedoch die Verstellung des Regelkolbens 15 durch ein Stellglied zweckmäßig, welchem ein Luftmengen- oder Luftmassenmesser oder ein anderes System zur Ansaugluftstrom-Messung zugeordnet ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist derart, daß durch den hohen Unterdruck am Umfang des engsten Lufttrichterquerschnittes 3 eine starke Strömung in den Sekundärventuridüsen 7 erzeugt wird, wodurch eine gute Vormischung bereits in den Sekundärventuridüsen 7 erfolgt. Dieser Vormischeffekt begünstigt die Gemischbildung beim Eintritt der vorgemischten Komponenten in den engsten Lufttrichterquerschnitt 3. Vormischeffekt und Gemischbildung werden im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen besonders dann verstärkt, wenn in Teillastbereichen die Strömungsgeschwindigkeit des Ansaugluftstromes verringert ist. Auch dann herrscht im verengten Spalt zwischen Drosselorgan 2 und engstem Lufttrichterquerschnitt 3 sowie in den Sekundärventuridüsen 7 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Diese wird in den Sekundärventuridüsen 7 besonders verstärkt, wenn bei noch mehr verringerter Teillast die Teile 9 und 10 ineinander tauchen. Der Gesamteffekt ist damit eine für alle Öffnungsbereiche des Drosselorganes 2 hervorragende Zerstäubungsgüte.

In der Fig. 2 ist an der Stelle des engsten Lufttrichterquerschnittes 3, wo die Austrittsöffnungen 8 in den Lufttrichter 1 einmünden, eine nach innen offene Ringnut 17 angebracht und die Sitzfläche 5 stellt die Verlängerung der Unterkante der Ringnut 17 dar. Durch diese Ringnut 17 wird der Kraftstoff bei seinem Austritt aus den Austrittsöffnungen 8 auch seitlich verteilt, so daß in gegenüber den Austrittsöffnungen 8 verbreiterten Abschnitten die vorgemischten Komponenten in den Bereich des engsten Lufttrichterquerschnittes 3 eintreten. Ferner ist hier der von den Teilen 9 und 10 gebildete Spalt als Zylinderspalt 11 ausgeführt.

Claims

1. Einrichtung zur Gemischbildung von flüssigen und gasförmigen Medien, bei welcher in einem als Venturirohr ausgebildeten Lufttrichter ein zentrisch gehaltenes Drosselorgan einen verstellbaren Ringspalt steuert, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswandung (6) des Lufttrichters (1) verteilt Sekundärventuridüsen (7) und Kraftstoffdüsen (12) so angeordnet sind, daß die Austrittsöffnungen (8) der Sekundärventuridüsen (7) im Umfangsbereich des engsten Lufttrichterquerschnittes (3) in den Lufttrichter (1) und die Kraftstoffdüsen (12) in die Sekundärventuridüsen (7) einmünden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen engstem Lufttrichterquerschnitt (3) und Drosselorgan (2) durch miteinander korrespondierende Teile (9, 10) ein Kegel- oder Zylinderspalt (11) ausgebildet ist, in welchen die Austrittsöffnungen (8) einmünden.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (8) der Sekundärventuridüsen (7) in eine nach innen offene Ringnut (17) einmünden.